利用既有建筑改造處置裝修垃圾

李偉豪，尹立新，王銳敏，章雨晨

(常熟理工學(xué)院 商學(xué)院，江蘇 常熟 215500)

1 引言

隨著城市建設(shè)與改造的提速，建筑垃圾污染和垃圾圍城問題日益嚴(yán)峻。到2020年，我國建筑垃圾產(chǎn)生量將達到26億t。裝修垃圾是建筑垃圾的一部分，具有量大、組分雜的特點，裝修垃圾處理與資源化的意義不亞于對整個建筑垃圾再生利用領(lǐng)域的研究。國大部分建筑垃圾是在沒有經(jīng)過任何處理的情況下直接采用露天堆放或填埋的方式進行處理[1]。事實上，建筑垃圾只是放錯地方的資源，絕大多數(shù)建筑垃圾是可以作為再生資源重新利用的。

西方發(fā)達國家已建立了完善的建筑垃圾處理及再生利用的法律法規(guī)體系，建設(shè)了一條建筑垃圾處理回收利用的產(chǎn)業(yè)鏈。我國2016年11月通過了《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》，確立了建筑垃圾污染的三化原則即減量化、資源化、無害化，為行業(yè)的發(fā)展指明了方向。

然而，建筑垃圾處理中心占地廣、對專業(yè)設(shè)備要求高，已逐漸成為各地區(qū)新建固廢處理中心的首要障礙。此外，新建建筑垃圾處理中心又會產(chǎn)生大量新的建筑垃圾，同時施工過程中的許多項目又會對環(huán)境產(chǎn)生較大影響，從而讓原本以環(huán)保為目的而大量回收建筑垃圾的做法事與愿違。因此，對既有廠房實施改建成為解決這一問題的最佳出路。為此應(yīng)開展建筑垃圾綜合處置利用示范工程建設(shè),進行資源化處置加工，為長三角區(qū)域解決建筑垃圾問題樹立標(biāo)桿[2]。

2 設(shè)計方案

2.1 主要思路

新建廠房必然會占用大量的土地，在現(xiàn)階段我國土地資源稀缺、占用耕地突出等問題的背景下，新建廠房已經(jīng)不是一個明智的選擇。然而合理的廠房改建措施即可避免上述問題，以達到保護環(huán)境綠色施工的目的。關(guān)于建設(shè)建筑垃圾資源化處理中心，傳統(tǒng)的建設(shè)方案以新建固廢處理中心為主，這種方案耗時長，需要更多的建設(shè)資金資源。新建廠房過程中涉及建筑施工、建材生產(chǎn)、建筑裝潢以及部分新建項目涉及到的舊建筑物拆除帶來的大量建筑垃圾的產(chǎn)生。

對既有建筑物數(shù)字化改造，采用BIM技術(shù)，對既有廢棄的廠房進行改造，避免因新建廠房導(dǎo)致產(chǎn)生新的建筑垃圾從而規(guī)避了對環(huán)境產(chǎn)生二次污染的問題。同時參照裝修垃圾的處置方案設(shè)計，研究了裝修垃圾分選物的應(yīng)用途徑。

2.2 廠房改造建筑方案

本次廠房改建方案以某市廢舊大型養(yǎng)豬場為原型，基于BIM可視化設(shè)計，在充分利用原有建筑的基礎(chǔ)上，對建筑及主體結(jié)構(gòu)進行改造。原養(yǎng)豬場房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)部復(fù)雜，隔墻較多，有二層結(jié)構(gòu)，不適合大型機具進出和固廢處理設(shè)施正常工作，結(jié)合數(shù)字信息化技術(shù)建模用BIM軟件做出如下調(diào)整：拆除原豬廠一層樓板，拆除內(nèi)部隔墻擋板，只保留外部維護結(jié)構(gòu)，在東側(cè)面開一個大門以滿足大型機具進出的需要，將原1層所有窗戶作封窗處理，原2層窗戶保留，出于環(huán)保目的，在房屋正面設(shè)防塵網(wǎng)，避免粉塵外揚污染空氣(圖1)。

圖1 原養(yǎng)殖場外部三維圖及改造后效果

2.3 廠房結(jié)構(gòu)改造及加固方案設(shè)計

市場調(diào)研廠房改造方案涉及到的新增混凝土柱、屋架加固與該養(yǎng)豬場改建方案設(shè)計相似，其作法可指導(dǎo)廢舊養(yǎng)豬場的改建。由于機械及運輸要求原廠房的凈空間和跨度需要改造。為滿足處理裝置凈空的需要，需將原有一層梁板及部分柱拆除，拆除后的效果圖如圖2所示。

圖2 改造后的廠房效果

運用數(shù)字化信息技術(shù)和PKPM受力分析軟件對改建后的廠房進行了完整的力學(xué)分析并完成改造。改建項目加固的框架柱為鋼筋混凝土柱，結(jié)合工程實際，對柱子彎矩較大的部分進行加固處理，增大框架柱的底部橫截面面積，即澆筑混凝土配螺旋箍筋，最后對該方案進行了復(fù)核，可以達到使用要求。在框架柱加固完成、部分框架柱拆除后，基于對廠房受力結(jié)構(gòu)的整體性研究，廠房框架無主要豎向荷載，水平風(fēng)荷載需要考慮，同時由于框架柱的拆除，導(dǎo)致柱間距增大，需在主梁上另加鋼桁架與柱相連，確保主體結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定。

3 裝修垃圾處置及再生利用

3.1 裝修垃圾處置方案

將裝修垃圾破碎、篩分和分選最終得到產(chǎn)品是進行裝修垃圾資源化的前提。結(jié)合廠房改建方案，將改建后的廠房作為裝修垃圾處理基地，合理規(guī)劃裝修垃圾處理流程，建設(shè)裝修垃圾處理流水線。

主要工藝流程：裝修垃圾的篩分-裝修垃圾的分選-篩分-再生利用。

篩分完成后直接由履帶送入分選設(shè)備中，由于裝修垃圾各種類之間質(zhì)地差異大，在空氣中的浮力和重力各不相同，可將其篩分并得到最終產(chǎn)物[3]。最終裝修垃圾經(jīng)上述破碎、篩分、分選后理論上可得到不同粒徑的副產(chǎn)物，通過市場調(diào)研，確定裝修垃圾的再生產(chǎn)物的利用方向。

3.2 裝修垃圾篩分再生產(chǎn)物的利用

國內(nèi)外專家學(xué)者主要針對建筑垃圾再生利用于道路基層、再生骨料、再生混凝土等建筑建材領(lǐng)域進行研究，而對于諸如建筑垃圾預(yù)處理及分選物的再生產(chǎn)物運用于生態(tài)農(nóng)業(yè)、土壤改良、城市綠化行業(yè)等方向的研究和應(yīng)用并不常見。結(jié)合上文關(guān)于裝修垃圾處理流程、考察企業(yè)處理現(xiàn)狀以及部分城市的實際情況，可預(yù)計建筑垃圾再生混凝土在中國有比較好的可實施性。

3.2.1 制作建筑材料成品

建筑垃圾通過篩分，提取其中5～20 mm小顆料碎磚，通過著色、外表面包裹后做成類似陶粒的輕質(zhì)顆粒，可以用來做裝飾物，也可單獨加工不同規(guī)格的水泥板，將篩分出的砂石按照既有圖案鋪于板上，待凝固后沖刷呈現(xiàn)水泥露出砂石的特殊肌理，起到對墻面一定的裝飾作用，同時由于這些物料的多孔性凹凸性也起到一定的吸音作用。批量生產(chǎn)形成一種特殊視覺、觸覺效果的具有吸音作用的墻面功能型裝飾 “磚”。

另外一種方案用于園林綠化上邊的覆蓋物。應(yīng)用于盆景中覆蓋土壤，阻止土壤由于過多澆水結(jié)塊，阻礙了植物根部吸收氧氣。同時起到美觀的作用。

墻上的“盲線”。通常只有地面上有指引盲人行走的盲道，墻面的盲人無障礙設(shè)計有待開發(fā)。本項目想運用篩選出的建筑垃圾物料鋪貼墻腰處，使盲人通過手指的觸感，通過感受不同材質(zhì)的不同排列，達到指引的作用。

隨著建筑3D打印技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)適用的3D打印材料成為當(dāng)務(wù)之急。可以對微粉末進行改良，加入水泥等材料，用于3D打印材料。

3.2.2 用于處理淤泥或改良土壤

生活污水處理及河道疏浚會產(chǎn)生大量的淤泥，這些淤泥含水率高，難于工程應(yīng)用。而解決方案是對其進行脫水處理，當(dāng)淤泥含水率降低后，其流動性減弱，這時對其進行回收處置會變得容易許多，傳統(tǒng)的淤泥脫水方案是用脫水機通過物理攪拌振蕩和加藥劑的方式使其脫水但這種處理方法效率低在機器攪拌振蕩過程中又消耗更多的機械能導(dǎo)致能源浪費得不償失。而考慮到細粉末顆粒小、孔隙大、吸附能力強的特點可考慮將其作為藥劑加入淤泥中，經(jīng)機器攪拌能更好的使淤泥脫水以達到節(jié)省能源、保護環(huán)境的目的。

筆者小組設(shè)想以細粉末為主加入其它顆粒制成改良劑，加入到綠化土中改善土壤pH值，同時為植物提供部分營養(yǎng)支持植被生長。

4 結(jié)論

該改造方案符合當(dāng)下社會發(fā)展以及國家對綠色環(huán)保的要求，順應(yīng)了時代對綠色建筑潮流的號召，運用數(shù)字化技術(shù)對既有廢棄廠房進行改造，節(jié)省了大量土地資。同時，針對裝修垃圾處理回收多渠道再生利用，極大程度上緩解了環(huán)境的壓力，變廢為寶，為綠化行業(yè)、裝潢行業(yè)和3D打印技術(shù)提供新的材料和技術(shù)，帶來社會效益、經(jīng)濟效益以及環(huán)境效益。